KR20170130521A - Seed crystal holders for single crystal pulling and manufacturing method of silicon single crystal using the same - Google Patents

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Abstract

시드 결정에 대한 응력 집중을 방지하는 것이 가능한 단결정 인상용 시드 결정 유지구 및 해당 시드 결정 유지구를 이용한 안전하고 신뢰성 높은 실리콘 단결정의 제조 방법을 제공한다.
시드 결정 유지구(1)는, 탄소 섬유 강화 탄소 복합 재료로 이루어지며, 대략 봉 형상의 시드 결정(9)의 외형에 합치하는 형상의 중공부(10h)를 갖는 대략 원통 형상의 부재로서, 적어도 시드 결정(9)의 외주면과 접촉하는 부분의 탄소 섬유(10f)의 방향은 둘레 방향 성분을 가지며, 중공부(10h)의 중심축(Z)에서 보아 등방성을 가지고 있다. A seed crystal holding tool for single crystal pulling capable of preventing stress concentration on seed crystal and a method for manufacturing a safe and reliable silicon single crystal using the seed crystal holding tool.
The seed crystal holding tool 1 is a substantially cylindrical member made of a carbon fiber-reinforced carbon composite material and having a hollow portion 10h in a shape conforming to the outer shape of the substantially rod-shaped seed crystal 9, The direction of the carbon fibers 10f in the portion contacting the outer peripheral surface of the seed crystal 9 has a circumferential component and is isotropic as viewed from the central axis Z of the hollow portion 10h.

Description

단결정 인상용 시드 결정 유지구 및 이를 이용한 실리콘 단결정의 제조 방법Seed crystal holders for single crystal pulling and manufacturing method of silicon single crystal using the same

본 발명은 단결정 인상용 시드 결정 유지구(holder)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 초크랄스키법(이하, CZ법이라고 함)에 의해 실리콘 단결정을 제조할 때 사용되는 단결정 인상용 시드 결정(종결정, 種結晶) 유지구에 관한 것이다. 또한 본 발명은 그러한 시드 결정 유지구를 이용한 실리콘 단결정의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a seed crystal holder for pulling a single crystal, and more particularly, to a seed crystal seed holder for pulling a single crystal Seed crystals, seed crystals). The present invention also relates to a method for producing a silicon single crystal using such a seed crystal holding tool.

실리콘 웨이퍼의 재료가 되는 실리콘 단결정의 대부분은 CZ법에 의해 제조되고 있다. CZ법은 석영 도가니 내에 수용된 실리콘 융액(融液)에 시드 결정을 침지하고, 시드 결정 및 석영 도가니를 회전시키면서 시드 결정을 천천히 인상함으로써 시드 결정의 하단에 해당 시드 결정과 동일한 결정 방위를 갖는 실리콘 단결정을 육성하는 방법이다. Most of the silicon single crystal used as the material of the silicon wafer is manufactured by the CZ method. In the CZ method, a seed crystal is immersed in a silicon melt (melt) contained in a quartz crucible, and the seed crystal is slowly pulled up while rotating the seed crystal and the quartz crucible to form a silicon single crystal having the same crystal orientation as the seed crystal .

최근 인상되는 실리콘 단결정의 대형화에 따라, 시드 결정을 유지하는 흑연제의 시드 결정 유지구(시드 척)의 강도가 문제가 되고 있다. 시드 결정 유지구의 강도가 부족한 경우에는, 유지구 자신이 실리콘 단결정의 큰 중량을 견디지 못해 파단되고, 실리콘 단결정이 낙하할 우려가 있다. As the size of the silicon single crystal increases in recent years, the strength of the seed crystal holding tool (seed chuck) made of graphite which retains the seed crystal becomes a problem. When the strength of the seed crystal holder is insufficient, the holder itself can not withstand the large weight of the silicon single crystal and is broken, and the silicon single crystal may fall.

시드 결정 유지구의 강도를 높이기 위해, 예를 들면 특허 문헌 1에는, 탄소 섬유 크로스 강화 흑연제의 시드 결정 유지구가 제안되어 있다. 이 시드 결정 유지구는 적어도 하부 외주부에 있어서 둘레 방향으로 탄소 섬유가 감겨져 장착되고, 그 밖의 부분에서는 수직 방향으로 탄소 섬유가 배열된 구조를 갖는 것이다. 또한, 특허 문헌 2, 3에는, 시드 결정의 테이퍼부와 시드 결정 유지구의 표면 사이에 쿠션재를 개재시킴으로써 시드 결정을 파단시키지 않고 유지하는 방법이 제안되어 있다. 나아가 특허 문헌 4에는, 탄소 섬유 강화 복합 재료로 형성된 시드 결정 유지구의 표면에 열분해 탄소의 피막을 형성함으로써 SiC 반응을 억제하여 내구성을 향상시킨 것이 개시되어 있다. In order to increase the strength of the seed crystal holding tool, for example, Patent Document 1 proposes a seed crystal holding tool made of carbon fiber cloth reinforced graphite. The seed crystal holding tool has a structure in which carbon fibers are wound and mounted in the circumferential direction at least at the lower outer peripheral portion and carbon fibers are arranged in the vertical direction at the other portions. In Patent Documents 2 and 3, there is proposed a method in which a cushioning material is sandwiched between a tapered portion of a seed crystal and a surface of a seed crystal holding port, thereby holding the seed crystal without breaking. Further, Patent Document 4 discloses that a SiC reaction is suppressed to improve durability by forming a film of pyrolytic carbon on the surface of a seed crystal holding tool formed of a carbon fiber-reinforced composite material.

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 평 9-315883호 공보Patent Document 1: JP-A-9-315883 특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 평 11-116378호 공보Patent Document 2: JP-A-11-116378 특허 문헌 3 : 일본 특허 공개 평 11-292689호 공보Patent Document 3: JP-A-11-292689 특허 문헌 4 : 일본 특허 공개 평 9-295889호 공보Patent Document 4: JP-A-9-295889

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 종래의 시드 결정 유지구는, 수평 단면에 있어서의 탄소 섬유의 방향이 일방향으로 쪽 곧기 때문에, 도 9에 도시한 바와 같이, 시드 결정 유지구(8)의 내주면(S1)이 탄소 섬유(8f)의 방향과 평행한 A부분 및 C부분에서는 내주면(S1)의 변형이 발생하기 쉽고, 시드 결정의 외주면에 가해지는 압축 응력이 작으나, 시드 결정 유지구(8)의 내주면(S1)이 탄소 섬유(8f)의 방향과 대략 직교하는 B부분 및 D부분에서는 내주면(S1)의 변형이 잘 발생하지 않고, 시드 결정의 외주면에 가해지는 압축 응력이 크다. 이와 같이 시드 결정의 외주면이 시드 결정 유지구의 내주면으로부터 받는 응력이 섬유 방향(X 방향)과 평행한 부분과 직교하는 부분에서 서로 다른 경우에는, 시드 결정의 특정 부분에 응력이 집중되어 시드 결정이 파단될 우려가 있다. 또한, 특허 문헌 2, 3에 기재된 방법은, 쿠션재를 별도로 준비하여야 하고, 부착 작업이 필요할뿐만 아니라 효과도 충분하지 않다. However, in the conventional seed crystal holding tool disclosed in Patent Document 1, since the direction of the carbon fibers in the horizontal section is straight in one direction, the inner diameter of the inner circumferential surface S 1 The inner peripheral surface S 1 is easily deformed in the portions A and C parallel to the direction of the carbon fiber 8f and the compressive stress applied to the outer peripheral surface of the seed crystal is small. the inner circumferential surface (S 1) without generating a fine deformation of the carbon fiber (8f) substantially orthogonal to the portion B and D portion of the inner circumferential surface (S 1) and the direction of the larger the compression stress applied to the outer peripheral surface of the seed crystal. In the case where the outer circumferential surface of the seed crystal is different from the inner circumferential surface of the seed crystal holding sphere at a portion orthogonal to the portion parallel to the fiber direction (X direction), stress is concentrated at a specific portion of the seed crystal, There is a concern. In the methods described in Patent Documents 2 and 3, the cushioning material must be prepared separately, and not only the attachment work is required but also the effect is not sufficient.

응력 집중에 따른 시드 결정의 파단의 문제는, 직경 450mm의 실리콘 단결정의 인상에서 현재화(顯在化)된 새로운 문제이다. 결정 중량이 그렇게까지 크지 않은 직경 300mm의 실리콘 단결정의 인상에서는 시드 결정 유지구와 접촉하는 부분에서 시드 결정의 파단이 일어나는 일은 거의 없었다. 그러나, 450mm 단결정의 인상에서는 결정 중량이 1000kg를 초과할 수도 있고, 단결정의 대중량화로 인해 상기 문제가 두드러지게 되었으며, 조기 해결이 요망되고 있다. The problem of the fracture of the seed crystal due to the stress concentration is a new problem that has been revealed in the impression of a silicon single crystal with a diameter of 450 mm. In the pulling up of the silicon single crystal having a diameter of 300 mm which is not so large as the crystal weight, the seed crystal was hardly broken at a portion contacting with the seed crystal holding tool. However, in the pulling up of a 450 mm single crystal, the crystal weight may exceed 1000 kg, and the above problem becomes prominent due to the increase in the weight of the single crystal.

따라서, 본 발명의 목적은, 시드 결정의 특정 부위(개소)에 대한 응력 집중을 방지하고 수직 방향의 강도를 높이는 것이 가능한 단결정 인상용 시드 결정 유지구를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 그러한 시드 결정 유지구를 이용한 안전하고 신뢰성 높은 실리콘 단결정의 제조 방법을 제공하는 것에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a seed crystal holding tool for pulling a single crystal, which can prevent stress concentration on a specific portion (portion) of the seed crystal and increase the strength in the vertical direction. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a safe and reliable silicon single crystal using such a seed crystal holding tool.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 측면에 따른 시드 결정 유지구는, 탄소 섬유 강화 탄소 복합 재료로 이루어지며, 대략 봉(棒) 형상의 시드 결정의 외형에 합치하는 형상의 중공부를 갖는 대략 원통(圓筒) 형상의 단결정 인상용 시드 결정 유지구로서, 적어도 시드 결정의 외주면과 접촉하는 부분의 탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 등방성을 갖는 것을 특징으로 한다. In order to solve the above problems, the seed crystal holder according to the first aspect of the present invention is a seed crystal holder comprising a carbon fiber-reinforced carbon composite material and having a hollow portion having a shape conforming to the outer shape of the rod- A seed crystal holding sphere for pulling a single crystal in the shape of a cylinder is characterized in that the direction of the carbon fibers at least in a portion contacting the outer peripheral surface of the seed crystal is isotropic as viewed from the central axis of the hollow portion.

본 발명에 따르면, 시드 결정 유지구와 접촉하는 시드 결정의 외주면 중 특정 부분에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. According to the present invention, it is possible to prevent the stress from concentrating on a specific portion of the outer circumferential surface of the seed crystal in contact with the seed crystal holding tool.

본 발명에 있어서, 상기 시드 결정의 외주면과 접촉하는 부분의 상기 탄소 섬유의 방향은 둘레 방향 성분을 갖는 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 수평 단면에 있어서 시드 결정 유지구의 중공부의 내주면의 전체 둘레가 탄소 섬유의 방향과 평행해지므로, 탄소 섬유의 섬유 구조를 등방성으로 할 수 있다. In the present invention, it is preferable that the direction of the carbon fibers in the portion contacting the outer circumferential surface of the seed crystal has a circumferential component. According to this configuration, the entire circumference of the inner circumferential surface of the hollow portion of the seed crystal holding tool is parallel to the direction of the carbon fibers in the horizontal cross section, so that the fiber structure of the carbon fibers can be made isotropic.

본 발명에 있어서, 상기 시드 결정의 외주면과 접촉하는 부분의 상기 탄소 섬유의 방향은 상기 중심축과 평행한 성분을 추가로 갖는 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 탄소 섬유를 비스듬하게 X자 형태(경사진 십자 형태)로 감는 경우 등, 탄소 섬유가 축 방향과 평행한 섬유 성분을 포함하므로, 시드 결정 유지구의 축 방향의 인장 강도를 강화시킬 수 있다. In the present invention, it is preferable that the direction of the carbon fibers in the portion in contact with the outer circumferential surface of the seed crystal further has a component parallel to the central axis. According to this configuration, since the carbon fiber includes a fiber component parallel to the axial direction, such as when the carbon fiber is wound obliquely in an X-shape (inclined cross shape), the tensile strength in the axial direction of the seed crystal holder is strengthened .

본 발명에 있어서, 상기 시드 결정은 직경이 서서히 작아지는 테이퍼부를 가지고, 상기 중공부는 상기 테이퍼부에 면접촉하는 내주면(內周面)을 가지며, 상기 내주면을 구성하는 부분의 상기 탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 등방성을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 중공부의 내주면 중 시드 결정의 테이퍼부에 면접촉하는 부분에 포함되는 탄소 섬유의 방향이 중공부의 중심축에서 보아 등방성을 갖는 경우에는, 시드 결정 유지구와 접촉하는 시드 결정의 외주면 중 특정 부분에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. In the present invention, it is preferable that the seed crystal has a tapered portion whose diameter gradually decreases, and the hollow portion has an inner circumferential surface that is in surface contact with the tapered portion, and the direction of the carbon fibers in the portion constituting the inner circumferential surface is And is preferably isotropic in view of the central axis of the hollow portion. When the orientation of the carbon fibers contained in the portion of the inner circumferential surface of the hollow portion that is in contact with the tapered portion of the seed crystal is isotropic as viewed from the central axis of the hollow portion, a specific portion of the outer peripheral surface of the seed crystal, It is possible to prevent the stress from concentrating.

본 발명에 있어서, 시드 결정 유지구 전체의 상기 탄소 섬유의 방향은 상기 중공부의 중심축에서 보아 등방성을 갖는 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 구조가 단순하기 때문에 용이하게 제조할 수 있다. In the present invention, it is preferable that the direction of the carbon fibers in the seed seed crystal retention nail has an isotropy in view of the center axis of the hollow portion. According to this structure, since the structure is simple, it can be easily manufactured.

본 발명에 있어서, 상기 시드 결정의 외주면(外周面)과 접촉하는 부분 이외의 부분의 탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 이방성을 갖는 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 축 방향의 인장 강도를 강화시킬 수 있고, 시드 결정 유지구의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. In the present invention, it is preferable that the direction of the carbon fibers in the portion other than the portion in contact with the outer circumferential surface of the seed crystal has anisotropy as viewed from the central axis of the hollow portion. According to this configuration, the tensile strength in the axial direction can be enhanced, and the mechanical strength of the seed crystal holding tool can be improved.

본 발명의 제2 측면에 따른 시드 결정 유지구는, 탄소 섬유 강화 탄소 복합 재료로 이루어지며, 대략 봉 형상의 시드 결정의 외형에 합치하는 형상의 중공부를 갖는 대략 원통 형상의 단결정 인상용 시드 결정 유지구로서, 탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 등방성을 갖는 코어부와, 탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 이방성을 갖는 클래드부를 가지며, 상기 코어부는 적어도 상기 시드 결정의 외주면과 접촉하는 부분에 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.A seed crystal holder according to a second aspect of the present invention is a seed crystal holder composed of a carbon fiber-reinforced carbon composite material and having a substantially cylindrical hollow crystal seed crystal holding recess for holding a single crystal, And a core portion having an anisotropy as viewed from a central axis of the hollow portion of the carbon fiber, wherein the core portion has at least an outer peripheral surface of the seed crystal And is provided at a contact portion.

본 발명에 따르면, 시드 결정 유지구와 접촉하는 시드 결정의 외주면 중 특정 부분에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. According to the present invention, it is possible to prevent the stress from concentrating on a specific portion of the outer circumferential surface of the seed crystal in contact with the seed crystal holding tool.

본 발명에 있어서, 상기 코어부의 탄소 섬유의 방향은 둘레 방향 성분을 갖는 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 수평 단면에 있어서 시드 결정 유지구의 중공부의 내주면의 전체 둘레가 탄소 섬유의 방향과 평행해지므로, 탄소 섬유의 섬유 구조를 등방성으로 할 수 있다. In the present invention, it is preferable that the direction of the carbon fibers of the core portion has a circumferential component. According to this configuration, the entire circumference of the inner circumferential surface of the hollow portion of the seed crystal holding tool is parallel to the direction of the carbon fibers in the horizontal cross section, so that the fiber structure of the carbon fibers can be made isotropic.

본 발명에 있어서, 상기 코어부의 탄소 섬유의 방향은 상기 중심축과 평행한 성분을 갖는 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 탄소 섬유가 축 방향과 평행한 섬유 성분을 포함하므로, 시드 결정 유지구의 축 방향의 인장 강도를 강화시킬 수 있다.In the present invention, it is preferable that the direction of the carbon fibers of the core portion has a component parallel to the central axis. According to this configuration, since the carbon fibers include a fiber component parallel to the axial direction, the tensile strength in the axial direction of the seed crystal holding tool can be enhanced.

본 발명에 따른 시드 결정 유지구는, 제1 구경(口徑)을 갖는 원통 상부와, 상기 원통 상부의 하방에 위치하며, 상기 제1 구경부터 제2 구경까지 서서히 감소(縮徑)된 원통 중간부와, 상기 원통 중간부의 하방에 위치하며, 상기 제2 구경을는 원통 하부를 가지며, 상기 코어부는 적어도 상기 원통 중간부의 내주측(內周側) 영역에 마련되어 있고, 상기 클래드부는 상기 코어부의 형성 영역 이외의 영역에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 코어부가 적어도 상기 원통 중간부의 내주측 영역에 마련되어 있는 경우에는, 시드 결정 유지구와 접촉하는 시드 결정의 외주면 중 특정 부분에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. The seed crystal holder according to the present invention includes a cylindrical upper portion having a first diameter and a cylindrical intermediate portion located below the cylindrical upper portion and gradually reduced in diameter from the first diameter to the second diameter, The core portion is provided at least on an inner circumferential side region of the cylindrical middle portion, and the clad portion is formed in a region other than the region where the core portion is formed It is preferable that they are provided in the region. When the core portion is provided at least in the inner peripheral side region of the cylindrical intermediate portion as described above, stress can be prevented from concentrating on a specific portion of the outer circumferential surface of the seed crystal in contact with the seed crystal holding tool.

본 발명에 있어서, 상기 코어부는 상기 원통 중간부 및 상기 원통 하부에 마련되어 있고, 상기 클래드부는 상기 원통 상부에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 코어부와 클래드부를 따로따로 성형한 후, 탄화 처리하여 일체화시킬 수 있고, 혹은 핀이나 볼트 등을 이용하여 코어부와 클래드부를 기계적으로 연결할 수도 있으므로, 제조가 용이하고, 제조 비용의 저감과 가공 정밀도의 향상을 도모할 수 있다. In the present invention, it is preferable that the core portion is provided on the cylindrical middle portion and the lower portion of the cylinder, and the clad portion is provided on the cylindrical portion. According to this configuration, since the core portion and the clad portion can be separately formed, they can be carbonized and integrated, or the core portion and the clad portion can be mechanically connected by using pins or bolts, Can be reduced and the machining accuracy can be improved.

본 발명에 있어서, 상기 코어부는 상기 원통 상부, 상기 원통 중간부 및 상기 원통 하부의 상기 내주측 영역에 마련되어 있고, 상기 클래드부는 상기 원통 상부, 상기 원통 중간부 및 상기 원통 하부의 외주측 영역에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 원통 형상의 코어부의 성형체에 탄소 섬유 크로스를 감아 클래드부를 성형할 수 있어 가공이 용이하다. 따라서, 제조 비용의 저감과 가공 정밀도의 향상을 도모할 수 있다. In the present invention, the core portion is provided in the cylindrical upper portion, the cylindrical middle portion, and the inner peripheral side region of the lower portion of the cylinder, and the clad portion is provided in the outer peripheral side region of the cylindrical upper portion, the cylindrical intermediate portion, . According to this configuration, the carbon fiber cloth can be wound around the molded body of the cylindrical core portion to mold the clad portion, which facilitates the processing. Therefore, the manufacturing cost can be reduced and the machining accuracy can be improved.

본 발명에 있어서, 상기 코어부는 상기 클래드부에 대해 탈부착 가능하게 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 코어부와 클래드부를 따로따로 제조할 수 있어 제조가 매우 용이하다. 또한 코어부와 클래드부를 각각 따로따로 교환할 수 있으므로, 부품 비용의 저감을 도모할 수 있다. In the present invention, it is preferable that the core portion is detachably attached to the clad portion. According to this configuration, since the core portion and the clad portion can be separately manufactured, the manufacture is very easy. Further, since the core portion and the clad portion can be separately exchanged, the cost of the component can be reduced.

본 발명의 제3 측면에 따른 시드 결정 유지구는, 탄소 섬유 강화 탄소 복합 재료로 이루어지며, 대략 봉 형상의 시드 결정의 외형에 합치하는 형상의 중공부를 갖는 대략 원통 형상의 단결정 인상용 시드 결정 유지구로서, 탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 등방성을 갖는 코어부와, 탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 등방성을 갖는 클래드부를 가지며, 상기 코어부의 탄소 섬유의 방향은 둘레 방향 성분을 가지고, 상기 클래드부의 탄소 섬유의 방향은 둘레 방향 성분과 상기 중심축과 평행한 성분을 모두 가지며, 상기 코어부는 적어도 상기 시드 결정의 외주면과 접촉하는 부분에 마련되어 있고, 상기 클래드부는 상기 코어부의 형성 영역 이외의 영역에 마련되어 있는 것을 특징으로 한다. A seed crystal holder according to a third aspect of the present invention is a seed crystal holder for holding a seed crystal for a single crystal which is made of a carbon fiber-reinforced carbon composite material and has a hollow portion having a shape conforming to the outer shape of the substantially rod- Wherein a core portion of the carbon fiber having an isotropy in a direction of a central axis of the hollow portion and a clad portion of carbon fiber having an isotropy in a direction of a central axis of the hollow portion are oriented in a circumferential direction Wherein the direction of the carbon fibers of the cladding portion has both a circumferential component and a component parallel to the central axis, the core portion is provided at least in a portion in contact with the outer circumferential surface of the seed crystal, Is provided in an area other than the forming area.

본 발명에 따르면, 시드 결정 유지구와 접촉하는 시드 결정의 외주면 중 특정 부분에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. According to the present invention, it is possible to prevent the stress from concentrating on a specific portion of the outer circumferential surface of the seed crystal in contact with the seed crystal holding tool.

또한, 본 발명에 따른 실리콘 단결정의 제조 방법은, 전술한 본 발명에 따른 시드 결정 유지구를 이용하여 직경 450mm 이상의 실리콘 단결정을 CZ법에 의해 인상하는 것을 특징으로 한다. The method for manufacturing a silicon single crystal according to the present invention is characterized in that a silicon single crystal having a diameter of 450 mm or more is pulled up by the CZ method using the above seed crystal holder according to the present invention.

본 발명에 따르면, 시드 결정에 대한 응력 집중을 방지하고 수직 방향의 강도를 높이는 것이 가능한 시드 결정 유지구를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 안전하고 신뢰성 높은 실리콘 단결정의 제조 방법을 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a seed crystal holding tool capable of preventing stress concentration on the seed crystal and increasing the strength in the vertical direction. Further, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a silicon single crystal which is safe and reliable.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 수직 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선을 따른 수평 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 수직 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선을 따른 수평 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 수직 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선을 따른 수평 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 수직 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선을 따른 수평 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 수직 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선을 따른 수평 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 수직 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선을 따른 수평 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 수직 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선을 따른 수평 단면도이다.
도 8은 실리콘 단결정 인상 장치의 구조의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 9는 종래의 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 대략 수평 단면도이다. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a seed crystal holding tool for pulling a single crystal according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is a horizontal sectional view taken along line A-A ' .
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a seed crystal holding tool for pulling a single crystal according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2 (b) is a horizontal sectional view taken along line A-A ' .
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a seed crystal holding tool for pulling a single crystal according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 3 (b) is a horizontal sectional view taken along the line A-A ' .
Fig. 4 is a vertical cross-sectional view of a seed crystal holding tool for pulling a single crystal according to a fourth embodiment of the present invention, and Fig. 4 (b) is a horizontal sectional view taken along line A-A ' .
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a seed crystal holding tool for pulling a single crystal according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 5 (b) is a horizontal sectional view taken along the line A-A ' .
Fig. 6 is a vertical cross-sectional view of a seed crystal holding tool for pulling a single crystal according to a sixth embodiment of the present invention, and Fig. 6 (b) is a horizontal sectional view taken along line A-A ' .
Fig. 7 is a vertical cross-sectional view of a seed crystal holding tool for pulling a single crystal according to a seventh embodiment of the present invention, and Fig. 7 (b) is a horizontal sectional view taken along line A-A ' .
8 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a silicon single crystal pulling device.
9 is a schematic horizontal cross-sectional view showing a structure of a conventional seed crystal holding member for pulling a single crystal.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 수직 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선을 따른 수평 단면도이다. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a seed crystal holding tool for pulling a single crystal according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is a horizontal sectional view taken along line A-A ' .

도 1(a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 이 시드 결정 유지구(1)는, 탄소 섬유 강화 탄소 복합 재료(C/C 컴포짓(composit)이라고도 함)로 이루어지는 대략 원통 형상의 부재로서, 시드 결정(9)은 중공부(10h) 내에 삽입됨으로써 유지된다. 시드 결정 유지구(1)에 유지된 시드 결정(9)의 하단부(9d)는 시드 결정 유지구(1)의 하단보다 하방으로 돌출되어 있으며, 이 하단부(9d)를 실리콘 융액에 침지하면서 인상함으로써 실리콘 단결정이 육성된다. 또한, 시드 결정 유지구(1)의 상하 방향은 통상의 사용 상태에 따라 정해진다. 1 (a) and 1 (b), this seed crystal holding tool 1 is a substantially cylindrical member made of a carbon fiber-reinforced carbon composite material (also referred to as a C / C composite) , And the seed crystal 9 is held by being inserted into the hollow portion 10h. The lower end portion 9d of the seed crystal 9 retained in the seed crystal holding tool 1 protrudes downward from the lower end of the seed crystal holding tool 1 and is pulled up while immersing the lower end portion 9d in the silicon melt A silicon single crystal is grown. The vertical direction of the seed crystal holding tool 1 is determined according to the normal use state.

시드 결정(9)은 가늘고 긴 봉 형상(대략 원기둥 형상)으로서, 상대적으로 큰 직경(R1)을 갖는 상부(9a)와, 직경이 서서히 감소된 테이퍼부(9b)와, 상대적으로 작은 직경(R2(R2<R1))을 갖는 하부(9c)를 가지고 있다. 상부(9a) 및 하부(9c)의 직경은 일정하다. 시드 결정(9)의 하부(9c)는 시드 결정 유지구(1)의 하단으로부터 돌출될 수 있는 충분한 길이를 가지고 있다. 또한 가능한 한 굵은 시드 결정(9)을 사용함으로써 예를 들면 450mm 웨이퍼용 대구경(大口徑) 및 대중량(大重量)의 실리콘 단결정을 안전하게 인상할 수 있다. 대중량의 실리콘 단결정을 인상하는 경우, 시드 결정(9)이 시드 결정 유지구(1)로부터 받는 응력 집중의 영향도 크기 때문에, 본 발명의 효과도 현저하다. The seed crystal 9 has an elongated rod shape (approximately cylindrical shape), and includes an upper portion 9a having a relatively large diameter R 1 , a tapered portion 9b having a gradually reduced diameter, And a lower portion 9c having R 2 (R 2 <R 1 ). The diameters of the upper portion 9a and the lower portion 9c are constant. The lower portion 9c of the seed crystal 9 has a sufficient length to protrude from the lower end of the seed crystal holding tool 1. [ In addition, by using the seed crystal 9 as thick as possible, it is possible to safely raise the large-diameter and large-weight silicon single crystal for 450 mm wafer, for example. The effect of the present invention is also remarkable when the silicon single crystal having a large weight is pulled up because the influence of the stress concentration received by the seed crystal 9 from the seed crystal holding tool 1 is great.

시드 결정 유지구(1)는 시드 결정(9)의 상부(9a)의 직경(R1)보다 큰 구경을 갖는 원통 상부(10a)와, 구경이 서서히 감소된 원통 중간부(10b)와, 시드 결정(9)의 상부(9a)의 직경(R1)보다 작고 하부(9c)의 직경(R2)보다 큰 구경을 갖는 원통 하부(10c)를 가지고 있다. 시드 결정 유지구(1)의 중공부(10h)는 시드 결정(9)의 외형에 합치된 형상을 가지고 있으며, 수직 방향으로 연장되어 시드 결정 유지구(1)를 관통하고 있다. 원통 상부(10a)의 상단부의 내주면에는 나사홈(10d)이 형성되어 있으며, 실리콘 단결정 인상 장치의 인상축의 선단부를 나사 장착할 수 있도록 되어 있다. The seed crystal holding tool 1 has a cylindrical upper portion 10a having a diameter larger than the diameter R 1 of the upper portion 9a of the seed crystal 9 and a cylindrical intermediate portion 10b having a gradually reduced diameter, crystal has 9 has a diameter (R 1), the cylindrical lower portion (10c) having a larger diameter than the diameter (R 2) of a smaller bottom (9c) of the upper part (9a) of the. The hollow portion 10h of the seed crystal holding tool 1 has a shape conforming to the outer shape of the seed crystal 9 and extends in the vertical direction and penetrates the seed crystal holding tool 1. [ A screw groove 10d is formed in the inner peripheral surface of the upper end of the cylindrical upper portion 10a so that the tip end of the pulling shaft of the silicon single crystal pulling-up device can be screwed.

원통 중간부(10b)의 내주면은 시드 결정(9)의 테이퍼부(9b)의 경사 각도에 맞춘 테이퍼면으로 되어 있다. 원통 중간부(10b)의 테이퍼 각도를 시드 결정(9)의 테이퍼부(9b)의 테이퍼 각도와 대략 동일하게 함으로써, 시드 결정(9)의 외주면을 시드 결정 유지구(1)의 중공부(10h)의 내주면에 면접촉시킬 수 있고, 시드 결정(9)이 시드 결정 유지구(1)와 접촉하는 범위를 넓힐 수 있다. 시드 결정(9)의 하단에 정출(晶出)되는 단결정의 중량이 커질수록 테이퍼부(9b)가 시드 결정 유지구(1)의 내주면으로부터 받는 압력도 세지는데, 면접촉의 범위를 넓힘으로써 시드 결정(9)에 가해지는 응력을 널리 분산시킬 수 있고, 특정 부위에 대한 응력 집중을 회피할 수 있다. The inner circumferential surface of the cylindrical intermediate portion 10b is a tapered surface adapted to the inclination angle of the tapered portion 9b of the seed crystal 9. [ The taper angle of the cylindrical intermediate portion 10b is made substantially equal to the taper angle of the tapered portion 9b of the seed crystal 9 so that the outer circumferential surface of the seed crystal 9 is held in the hollow portion 10h of the seed crystal holding tool 1 And the range in which the seed crystal 9 is in contact with the seed crystal holding tool 1 can be widened. As the weight of the single crystal crystallized at the lower end of the seed crystal 9 increases, the pressure exerted by the tapered portion 9b from the inner peripheral surface of the seed crystal holding tool 1 also increases. The stress applied to the crystal 9 can be dispersed widely and stress concentration on a specific portion can be avoided.

원통 중간부(10b)의 내주의 테이퍼면은 내측으로 약간 부풀어오른 곡면이 것이 바람직하다. 이와 같이 원통 중간부(10b)의 내주면을 완만하게 만곡시킴으로써 시드 결정(9)의 테이퍼부(9b)와 확실하게 접촉시켜 지지할 수 있다. It is preferable that the inner circumferential tapered surface of the cylindrical intermediate portion 10b is a curved surface slightly swollen inward. By thus gently bending the inner circumferential surface of the cylindrical intermediate portion 10b, the tapered portion 9b of the seed crystal 9 can be reliably held in contact with the tapered portion 9b.

시드 결정 유지구(1)에는 탄소 섬유 강화 탄소 복합 재료가 사용되고 있다. 탄소 섬유 강화 복합 재료는 탄소 섬유에 수지 또는 피치(pitch)를 함침시킨 매트릭스를 탄화(흑연화) 처리하여 얻어지는 것으로서, 흑연의 특성을 가지면서 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. A carbon fiber-reinforced carbon composite material is used for the seed crystal holding tool (1). The carbon fiber reinforced composite material is obtained by carbonizing a matrix obtained by impregnating a carbon fiber with resin or pitch, and can improve the mechanical strength while having the characteristics of graphite.

도 1(b)에 도시한 바와 같이, 시드 결정 유지구(1)의 탄소 섬유(10f)는 중심축(Z)과 직교하는 수평 단면에 있어서 둘레 방향으로 배향되어 있으며, 중심축(Z)에서 보아 등방성을 가지고 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 수평 단면에 있어서의 탄소 섬유의 방향이 일방향으로 쪽 곧은 경우에는 시드 결정 유지구의 중공부(10h)의 내주면과 접하는 시드 결정(9)의 외주면(테이퍼면) 중 탄소 섬유의 방향과 평행한 면(A부분 및 C부분)보다 섬유 방향과 직교하는 면(B부분 및 D부분)에 대한 응력 집중이 커져 시드 결정(9)이 파단될 우려가 있었다. 그러나, 본 실시 형태와 같이 시드 결정 유지구(1)의 중공부(10h)의 내주면이 그 전체 둘레에 걸쳐 탄소 섬유(10f)의 방향과 평행한 경우에는, 시드 결정(9)의 외주면 중 특정 부분에 대한 과도한 응력 집중을 방지할 수 있다. 1 (b), the carbon fibers 10f of the seed crystal holding tool 1 are oriented in the circumferential direction in a horizontal section orthogonal to the center axis Z, and the center axis Z It has boa isotropy. As shown in Fig. 9, when the direction of the carbon fibers in the horizontal cross section is straight in one direction, carbon (carbon) in the outer peripheral surface (tapered surface) of the seed crystal 9, which is in contact with the inner peripheral surface of the hollow portion 10h of the seed crystal holding tool, There is a fear that the stress concentration on the planes (portions B and D) orthogonal to the fiber direction becomes larger than the planes (portions A and C) parallel to the direction of the fibers, and the seed crystals 9 may be broken. However, when the inner circumferential surface of the hollow portion 10h of the seed crystal holding tool 1 is parallel to the direction of the carbon fiber 10f over its entire circumference as in this embodiment, It is possible to prevent an excessive stress concentration on the portion.

본 실시 형태에 따른 시드 결정 유지구(1)는, 필라멘트 와인딩법(FW법) 또는 시트 와인딩법(SW법)에 의해 성형할 수 있다. 필라멘트 와인딩법에서는 중공부(10h)와 동일 형상의 금형(맨드렐)을 준비하고, 수지 또는 피치를 함침시킨 복수 개의 탄소 섬유의 배열을 금형에 감아 성형체를 얻는다. 또한, 시트 와인딩법에서는 수지 또는 피치를 함침시킨 탄소 섬유 크로스를 금형에 감아 성형체를 얻는다. 다음, 고온 하의 비활성 가스 분위기 중에서 성형체를 가열하여 탄화(흑연화)시킨다. 성형체의 수지 등에 대한 침지와 탄화 공정을 복수 회 반복할 수도 있다. 그 후, 탄화한 성형체의 형상을 정돈하고, 연마 등의 마감 가공을 실시함으로써, 시드 결정 유지구(1)가 완성된다. The seed crystal holding tool 1 according to the present embodiment can be formed by a filament winding method (FW method) or a sheet winding method (SW method). In the filament winding method, a mold (mandrel) having the same shape as the hollow portion 10h is prepared, and a plurality of arrangements of carbon fibers impregnated with resin or pitch are wound around a mold to obtain a molded article. In the sheet winding method, a carbon fiber cloth impregnated with resin or pitch is wound around a metal mold to obtain a molded article. Next, the molded body is heated and carbonized (graphitized) in an inert gas atmosphere at a high temperature. It is also possible to repeat the immersion and the carbonization process for the resin or the like of the molded body a plurality of times. Thereafter, the shape of the carbonized molded body is adjusted, and finishing such as polishing is carried out, whereby the seed crystal holding tool 1 is completed.

필라멘트 와인딩법에서는 권심축(券芯軸)에 대한 탄소 섬유의 권회(卷懷) 각도가 가능한 한 작아지도록 감는 것이 바람직하다. 이와 같이 탄소 섬유를 감음으로써 종방향의 섬유 성분을 늘리고, 축 방향의 인장 강도를 강화시킬 수 있다. 또한, 시트 와인딩법에서는 종방향의 섬유 성분을 포함하는 탄소 섬유 크로스를 사용함으로써 축 방향의 인장 강도를 강화시키는 것이 바람직하다. In the filament winding method, it is preferable that the winding angle of the carbon fibers with respect to the winding shaft is made as small as possible. By winding the carbon fiber in this manner, the fiber component in the longitudinal direction can be increased and the tensile strength in the axial direction can be enhanced. Further, in the sheet winding method, it is preferable to strengthen the tensile strength in the axial direction by using a carbon fiber cloth including a longitudinal fiber component.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 시드 결정 유지구(1)는, 탄소 섬유 강화 탄소 복합 재료로 성형된 중공부를 갖는 원통 형상의 부재로서, 중심축과 직교하는 수평 단면에 있어서 탄소 섬유(10f)의 방향이 둘레 방향이고, 등방성을 가지고 있으므로, 시드 결정 유지구(1)의 시드 결정(9)에 대한 응력 집중을 방지할 수 있다. 따라서, 시드 결정(9)의 파단을 방지할 수 있다. As described above, the seed crystal holding tool 1 according to the present embodiment is a cylindrical member having a hollow portion formed of a carbon fiber-reinforced carbon composite material, and is made of carbon fibers 10f Is oriented in the circumferential direction and is isotropic, stress concentration on the seed crystal 9 of the seed crystal holding tool 1 can be prevented. Therefore, breakage of the seed crystal 9 can be prevented.

도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 수직 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선을 따른 수평 단면도이다. FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a seed crystal holding tool for pulling a single crystal according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2 (b) is a horizontal sectional view taken along line A-A ' .

도 2(a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 이 시드 결정 유지구(2)의 특징은, 중심축(Z)과 평행한 섬유 성분을 포함하는 탄소 섬유 크로스를 이용하여 구성되어 있는 점에 있다. 즉, 탄소 섬유 크로스는 축 방향과 교차하는 둘레 방향의 섬유 성분(10f1)과, 축 방향과 평행한 섬유 성분(10f2)을 모두 갖는 것이다. 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 동일하다. 2 (a) and 2 (b), the seed crystal holding tool 2 is characterized in that the seed crystal holding tool 2 is formed by using a carbon fiber cloth including a fiber component parallel to the central axis Z . That is, the carbon fiber cloth has both the circumferential fiber component 10f 1 crossing the axial direction and the fiber component 10f 2 parallel to the axial direction. The other structures are the same as those of the first embodiment.

본 실시 형태에 따른 시드 결정 유지구(2)는, 수지 등을 함침시킨 탄소 섬유 크로스를 금형에 감아 성형체를 얻는 시트 와인딩법에 있어서, 탄소 섬유 크로스에 포함되는 섬유 성분의 방향이 축 방향과 평행해지도록 감음으로써 성형할 수 있다. 본 실시 형태에 따르면, 탄소 섬유 크로스가 축 방향과 교차하는 둘레 방향의 섬유 성분(10f1)을 포함하므로, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 시드 결정 유지구(1)의 시드 결정(9)에 대한 응력 집중을 방지할 수 있다. 게다가, 본 실시 형태에 따르면, 탄소 섬유 크로스가 축 방향과 평행한 섬유 성분(10f2)을 포함하므로, 시드 결정 유지구(2)의 축 방향의 인장 강도를 강화시킬 수 있다. The seed crystal holding tool 2 according to the present embodiment is characterized in that in the sheet winding method in which a carbon fiber cloth impregnated with a resin or the like is wound around a metal mold to obtain a molded body, the direction of the fiber component contained in the carbon fiber cloth is parallel It can be formed by winding it so that it is made to become clear. According to the present embodiment, since the carbon fiber cloth includes the fiber component 10f 1 in the circumferential direction crossing the axial direction, as in the first embodiment, the seed crystal 9 of the seed crystal holding tool 1 Stress concentration can be prevented. In addition, according to the present embodiment, since the carbon fiber cloth includes the fiber component 10f 2 parallel to the axial direction, the tensile strength in the axial direction of the seed crystal holding tool 2 can be enhanced.

도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 수직 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선을 따른 수평 단면도이다. FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a seed crystal holding tool for pulling a single crystal according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 3 (b) is a horizontal sectional view taken along the line A-A ' .

도 3(a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 이 시드 결정 유지구(3)의 특징은, 시드 결정(9)의 테이퍼부(9b)의 외주면과 접촉하는 부분만이 등방성의 섬유 구조를 가지며, 그 이외의 부분이 이방성의 섬유 구조를 갖는 점에 있다. 즉, 본 실시 형태에 따른 시드 결정 유지구(3)는, 등방성의 섬유 구조를 갖는 코어부(11)와 이방성의 섬유 구조를 갖는 클래드부(12)의 조합으로 이루어지며, 코어부(11)는 주로 원통 중간부(10b)의 내주측 영역에 마련되어 있다. 코어부(11)의 탄소 섬유(11f)는 중심축(Z)과 직교하는 수평 단면에 있어서 둘레 방향으로 배향되어 있으며, 중심축(Z)에서 보아 등방성을 가지고 있다. 한편, 클래드부(12)의 탄소 섬유(12f)는 수평 단면에 있어서 쪽 곧은 일방향으로 배향되어 있으며, 중심축(Z)에서 보아 이방성을 가지고 있다. 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 동일하다. 3 (a) and 3 (b), the seed crystal holding tool 3 is characterized in that only a portion of the seed crystal 9 which is in contact with the outer peripheral surface of the tapered portion 9b is an isotropic fiber structure And the other part has an anisotropic fiber structure. That is, the seed crystal holding tool 3 according to the present embodiment comprises a combination of a core portion 11 having an isotropic fiber structure and a clad portion 12 having an anisotropic fiber structure, Is provided mainly on the inner peripheral side region of the cylindrical intermediate portion 10b. The carbon fibers 11f of the core portion 11 are oriented in the circumferential direction in a horizontal section orthogonal to the central axis Z and are isotropic in the central axis Z. [ On the other hand, the carbon fibers 12f of the clad part 12 are oriented in one direction in the horizontal cross section, and have anisotropy as seen from the central axis Z. The other structures are the same as those of the first embodiment.

코어부(11)는 적어도 시드 결정(9)과 접촉하는 원통 중간부(10b)의 내주측 영역에 마련되어 있으면 되며, 코어부(11)가 원통 상부 (10a)나 원통 하부(10c)에까지 이르는 것을 방해하는 것은 아니다. 따라서, 예를 들면 도시한 바와 같이, 코어부(11)의 일부가 원통 상부 (10a)나 원통 하부(10c)에까지 이르러 있을 수도 있다. 또한 코어부(11)는 원통 중간부(10b)의 내주측 영역부터 외주측 영역까지의 지름 방향 전체에 이르러 있을 수도 있다. The core portion 11 may be provided at least on the inner peripheral side region of the cylindrical intermediate portion 10b in contact with the seed crystal 9 so that the core portion 11 reaches the cylindrical upper portion 10a or the cylindrical lower portion 10c It does not interfere. Therefore, for example, as shown in the figure, a part of the core portion 11 may extend to the cylindrical portion 10a or the cylindrical lower portion 10c. The core portion 11 may be entirely in the radial direction from the inner peripheral side region to the outer peripheral side region of the cylindrical intermediate portion 10b.

본 실시 형태에 있어서, 코어부(11)는 클래드부(12)와 일체적으로 성형되어 있다. 클래드부(12)는 탄소 섬유 크로스로 이루어지며, 평면적인 탄소 섬유 크로스가 다층화된 것이다. 탄소 섬유 크로스의 평면은 중심축(Z)과 평행하며, 수평 단면 내에서는 특정 방향으로 배향되어 있다. 탄소 섬유 크로스는 중심축(Z)과 교차하는 섬유 성분뿐만 아니라, 중심축(Z)과 평행한 섬유 성분을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 유지구 전체의 축 방향의 인장 강도를 강화시킬 수 있다. In the present embodiment, the core portion 11 is molded integrally with the clad portion 12. The clad part 12 is made of a carbon fiber cloth and is formed of a multi-layered carbon fiber cloth. The plane of the carbon fiber cloth is parallel to the central axis Z and is oriented in a specific direction within the horizontal cross section. It is preferable that the carbon fiber cloth has not only a fiber component intersecting with the central axis Z but also a fiber component parallel to the central axis Z. [ According to this, the tensile strength in the axial direction of the entire holding orifice can be strengthened.

본 실시 형태에 있어서, 인상축을 나사 장착하기 위한 나사홈(10d)은 클래드부(12) 측에 마련되어 있다. 이방성의 섬유 구조를 갖는 클래드부(12)에 나사홈(10d)을 형성하는 경우에는, 나사홈(10d)의 강도를 더 높일 수 있다. In the present embodiment, the thread groove 10d for screwing the pulling shaft is provided on the side of the clad part 12. In the case where the thread groove 10d is formed in the clad part 12 having an anisotropic fiber structure, the strength of the thread groove 10d can be further increased.

코어부(11)는, 필라멘트 와인딩법(FW법) 또는 시트 와인딩법(SW법)에 의해 성형할 수 있다. 또한, 클래드부(12)는, 예를 들면 핸드 레이업(hand lay-up) 성형법에 의해 성형할 수 있다. 핸드 레이업 성형법에서는 성형틀을 이용하여 성형한 탄소 섬유 크로스에 수지 등을 함침시키고, 솔이나 롤러를 이용하여 탈포(거품빼기)하면서 탄소 섬유 크로스를 소정의 두께까지 적층함으로써 성형체를 얻는다. 다음, 이 클래드부(12)의 성형체와 코어부(11)의 성형체를 조합하여 탄화 처리를 수행함으로써 양자를 일체화시킬 수 있다. 그 후, 탄화한 성형체의 형상을 정돈하고, 연마 등의 마감 가공을 실시함으로써 시드 결정 유지구(3)가 완성된다. The core portion 11 can be formed by a filament winding method (FW method) or a sheet winding method (SW method). Further, the clad part 12 can be formed by, for example, hand lay-up molding. In the hand lay up molding method, a carbon fiber cloth formed by using a molding frame is impregnated with a resin or the like, and the carbon fiber cloth is laminated to a predetermined thickness while defoaming (removing the foam) using a brush or a roller. Next, the molded body of the clad part 12 and the molded body of the core part 11 are combined with each other to carry out carbonization treatment, so that they can be integrated. Thereafter, the seed crystal holding tool 3 is completed by arranging the shape of the carbonized molded body and finishing such as polishing.

본 실시 형태에 따른 시드 결정 유지구(3)는, 시드 결정(9)과 접촉하는 부분의 섬유 구조가 등방성을 가지고 있으므로, 시드 결정 유지구(1)의 시드 결정(9)에 대한 응력 집중을 방지할 수 있고, 시드 결정(9)의 파단을 방지할 수 있다. 또한, 클래드부(12)의 섬유 구조가 이방성을 가지며, 중심축(Z)과 평행한 섬유 성분을 가지므로, 축 방향의 인장 강도를 강화시킬 수 있고, 시드 결정 유지구의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. The seed crystal holding tool 3 according to the present embodiment has an isotropic fiber structure at a portion in contact with the seed crystal 9 so that the stress concentration on the seed crystal 9 of the seed crystal holding tool 1 It is possible to prevent the seed crystal 9 from being broken. Further, since the fiber structure of the clad part 12 has anisotropy and has a fiber component parallel to the central axis Z, the tensile strength in the axial direction can be enhanced, and the mechanical strength of the seed crystal holder can be improved have.

도 4는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 수직 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선을 따른 수평 단면도이다. Fig. 4 is a vertical cross-sectional view of a seed crystal holding tool for pulling a single crystal according to a fourth embodiment of the present invention, and Fig. 4 (b) is a horizontal sectional view taken along line A-A ' .

도 4(a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 이 시드 결정 유지구(4) 의 특징은, 하반분(下半分)이 코어부(11)로 이루어지고, 상반분(上半分)이 클래드부(12)로 이루어지는 점에 있다. 즉, 코어부(11)는 주로 원통 중간부(10b)와 원통 하부(10c)에 마련되어 있고, 클래드부(12)는 원통 상부(10a)에 마련되어 있다. 코어부(11)의 일부는 원통 상부 (10a)에도 이르러 있으며, 코어부(11)와 클래드부(12) 간의 상하 방향의 경계면은 요철면으로 되어 있으므로, 코어부(11)와 클래드부(12) 간의 상하 방향의 접속 강도를 강화시킬 수 있다. 그 밖의 구성은 제3 실시 형태와 동일하다. 4 (a) and 4 (b), the seed crystal holding tool 4 is characterized in that the lower half portion (lower half portion) is composed of the core portion 11 and the upper half portion And a clad part 12 as shown in Fig. That is, the core portion 11 is mainly provided in the cylindrical intermediate portion 10b and the cylindrical lower portion 10c, and the clad portion 12 is provided in the cylindrical portion 10a. A portion of the core portion 11 reaches the cylindrical upper portion 10a and the interface between the core portion 11 and the clad portion 12 in the vertical direction is an uneven surface, so that the core portion 11 and the clad portion 12 Can be strengthened in the vertical direction. The other structures are the same as those of the third embodiment.

본 실시 형태에 따른 시드 결정 유지구(4)도 또한, 시드 결정(9)과의 접촉면을 구성하는 코어부(11)의 섬유 구조가 등방성을 가지고 있으므로, 시드 결정 유지구(1)의 시드 결정(9)에 대한 응력 집중을 방지할 수 있고, 시드 결정(9)의 파단을 방지할 수 있다. 또한, 클래드부(12)의 섬유 구조가 이방성을 가지며, 중심축(Z)과 평행한 섬유 성분을 가지므로, 축 방향의 인장 강도를 강화시킬 수 있고, 시드 결정 유지구의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 나아가, 본 실시 형태에 따르면, 코어부(11)와 클래드부(12)를 따로따로 성형한 후, 탄화 처리하여 일체화시킬 수 있고, 혹은 핀이나 볼트 등을 이용하여 코어부(11)와 클래드부(12)를 기계적으로 연결할 수도 있으므로, 제조가 용이하고, 제조 비용의 저감 및 가공 정밀도의 향상을 도모할 수 있다. The seed crystal holding tool 4 according to the present embodiment is also characterized in that the fiber structure of the core portion 11 constituting the contact surface with the seed crystal 9 is isotropic, Stress concentration on the seed crystal 9 can be prevented and breakage of the seed crystal 9 can be prevented. Further, since the fiber structure of the clad part 12 has anisotropy and has a fiber component parallel to the central axis Z, the tensile strength in the axial direction can be enhanced, and the mechanical strength of the seed crystal holder can be improved have. Further, according to the present embodiment, the core portion 11 and the clad portion 12 can be separately formed, then carbonized and integrated, or the core portion 11 and the clad portion 12 can be integrated by using pins, bolts, (12) can be mechanically connected, so that the manufacturing is easy, and the manufacturing cost can be reduced and the machining accuracy can be improved.

도 5는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 수직 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선을 따른 수평 단면도이다. FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a seed crystal holding tool for pulling a single crystal according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 5 (b) is a horizontal sectional view taken along the line A-A ' .

도 5(a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 이 시드 결정 유지구(5)의 특징은, 원통 상부 (10a), 원통 중간부(10b) 및 원통 하부(10c)의 내주측 영역의 전체가 코어부(11)로 이루어지고, 외주측 영역의 전체가 클래드부(12)로 이루어지는 점에 있다. 시드 결정 유지구(5)의 중공부(10h)의 내주면의 전체면이 코어부(11)로 이루어지기 때문에, 인상축을 나사 장착하기 위한 나사홈(10d)은 코어부(11) 측에 마련되어 있다. 그 밖의 구성은 제3 실시 형태와 동일하다. 5 (a) and 5 (b), this seed crystal holding tool 5 is characterized in that the seed crystal holding tool 5 has a structure in which the cylindrical upper portion 10a, the cylindrical intermediate portion 10b and the inner peripheral side region of the cylindrical lower portion 10c And the whole region is composed of the core portion 11 and the entire outer region is made up of the clad portion 12. [ The screw groove 10d for screwing the pulling shaft is provided on the side of the core portion 11 because the entire surface of the inner peripheral surface of the hollow portion 10h of the seed crystal holding tool 5 is made of the core portion 11 . The other structures are the same as those of the third embodiment.

본 실시 형태에 따른 시드 결정 유지구(5)도 또한, 시드 결정(9)과의 접촉면을 구성하는 코어부(11)의 섬유 구조가 등방성을 가지고 있으므로, 시드 결정 유지구(1)의 시드 결정(9)에 대한 응력 집중을 방지할 수 있고, 시드 결정(9)의 파단을 방지할 수 있다. 또한, 클래드부(12)의 섬유 구조가 이방성을 가지며, 중심축(Z)과 평행한 섬유 성분을 가지므로, 축 방향의 인장 강도를 강화시킬 수 있고, 시드 결정 유지구의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 나아가, 본 실시 형태에 따른 시드 결정 유지구(5)는 제3 실시 형태에 따른 시드 결정 유지구(3)보다 그 가공이 용이하여, 제조 비용의 저감과 가공 정밀도의 향상을 도모할 수 있다. The seed crystal holding tool 5 according to the present embodiment is also characterized in that the fiber structure of the core portion 11 constituting the contact surface with the seed crystal 9 is isotropic, Stress concentration on the seed crystal 9 can be prevented and breakage of the seed crystal 9 can be prevented. Further, since the fiber structure of the clad part 12 has anisotropy and has a fiber component parallel to the central axis Z, the tensile strength in the axial direction can be enhanced, and the mechanical strength of the seed crystal holder can be improved have. Further, the seed crystal holding tool 5 according to the present embodiment is easier to process than the seed crystal holding tool 3 according to the third embodiment, and the manufacturing cost can be reduced and the machining accuracy can be improved.

도 6은 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 수직 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선을 따른 수평 단면도이다. Fig. 6 is a vertical cross-sectional view of a seed crystal holding tool for pulling a single crystal according to a sixth embodiment of the present invention, and Fig. 6 (b) is a horizontal sectional view taken along line A-A ' .

도 6(a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 이 시드 결정 유지구(6)의 특징은, 코어부(11)와 클래드부(12)가 각각 별도의 부재로 이루어지고, 원통 형상의 클래드부(12)의 내측에 코어부(11)가 수용되는 소켓 구조를 갖는 점에 있다. 시드 결정(9)의 테이퍼부(9b)의 외주면과 접촉하는 코어부(11)가 등방성의 섬유 구조를 가지며, 코어부(11)의 외측의 클래드부(12)가 이방성의 섬유 구조를 갖는 점은 제3 실시 형태와 동일하다. 6 (a) and 6 (b), the seed crystal holding tool 6 is characterized in that the core portion 11 and the clad portion 12 are made of separate members, And has a socket structure in which the core portion 11 is accommodated in the inside of the clad portion 12. The core portion 11 in contact with the outer peripheral surface of the tapered portion 9b of the seed crystal 9 has an isotropic fiber structure and the clad portion 12 on the outer side of the core portion 11 has an anisotropic fiber structure Is the same as the third embodiment.

코어부(11)는 클래드부(12)로부터 탈부착 가능하다. 코어부(11)의 외주면에는 테이퍼면이 마련되어 있고, 이 테이퍼면이 클래드부(12)의 테이퍼형의 내주면에 면접촉함으로써, 코어부(11)는 클래드부(12) 내에 고정된다. 코어부(11)는 시드 결정(9)이 미리 세팅된 상태에서 클래드부(12)에 세팅될 수도 있고, 혹은 코어부(11)를 클래드부(12)에 세팅한 후에 시드 결정(9)을 세팅할 수도 있다. The core portion (11) is detachable from the clad portion (12). A tapered surface is provided on the outer circumferential surface of the core portion 11. The tapered surface of the core portion 11 contacts the inner circumferential surface of the tapered portion of the clad portion 12 to fix the core portion 11 in the clad portion 12. [ The core portion 11 may be set on the clad portion 12 in a state where the seed crystal 9 is set in advance or the seed crystal 9 may be set on the clad portion 12 after the core portion 11 is set on the clad portion 12. [ You can also set it.

본 실시 형태에 따르면, 제3 실시 형태에 따른 발명의 효과 이외에, 코어부(11)와 클래드부(12)를 각각 따로따로 제조할 수 있으므로, 제조가 용이하다. 또한 코어부(11)와 클래드부(12)를 각각 따로따로 교환할 수 있으므로 부품 비용의 저감을 도모할 수 있다. According to the present embodiment, in addition to the effects of the third embodiment, the core portion 11 and the clad portion 12 can be manufactured separately, thereby facilitating manufacture. Further, since the core portion 11 and the clad portion 12 can be separately exchanged, the cost of the components can be reduced.

도 7은 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 단결정 인상용 시드 결정 유지구의 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 수직 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선을 따른 수평 단면도이다. Fig. 7 is a vertical cross-sectional view of a seed crystal holding tool for pulling a single crystal according to a seventh embodiment of the present invention, and Fig. 7 (b) is a horizontal sectional view taken along line A-A ' .

도 7(a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 이 시드 결정 유지구(7)의 특징은, 원통 상부 (10a), 원통 중간부(10b) 및 원통 하부(10c)의 내주측 영역의 전체가 코어부(11)로 이루어지고, 외주측 영역이 클래드부(12)로 이루어지며, 코어부(11)가 필라멘트 와인딩법으로 성형된 등방성의 섬유 구조를 가지고, 클래드부(12)가 시트 와인딩법(SW법)으로 성형된 등방성의 섬유 구조를 갖는 점에 있다. 특히, 클래드부(12)에는 탄소 섬유 크로스가 사용되고 있으며, 이 탄소 섬유 크로스는 축 방향과 교차하는 둘레 방향의 섬유 성분(12f1)과, 축 방향과 평행한 섬유 성분(12f2)을 모두 갖는다. 시드 결정 유지구(5)의 중공부(10h)의 내주면의 전체면이 코어부(11)에 의해 형성되어 있기 때문에, 인상축을 나사 장착하기 위한 나사홈(10d)은 코어부(11) 측에 마련되어 있다. 7 (a) and 7 (b), this seed crystal holding tool 7 is characterized in that the seed crystal holding tool 7 is made of the same material as that of the cylindrical upper portion 10a, the cylindrical intermediate portion 10b and the inner peripheral side region of the cylindrical lower portion 10c And the cladding portion 12 has an isotropic fiber structure in which the core portion 11 is formed by a filament winding method, And has an isotropic fiber structure formed by the winding method (SW method). In particular, in the clad part 12 and the carbon fiber cross-used, and the carbon fiber cross has both a fiber component in the circumferential direction (12f 1) and, parallel fiber component to the axial direction (12f 2) intersecting the axial direction . The thread groove 10d for screwing the pulling shaft is formed on the side of the core portion 11 so that the thread groove 10d is formed on the side of the core portion 11 Lt; / RTI &gt;

본 실시 형태에 따른 시드 결정 유지구(7)는, 필라멘트 와인딩법(FW법)과 시트 와인딩법(SW법)을 조합하여 형성할 수 있다. 즉, 먼저 필라멘트 와인딩법으로 코어부(11)의 성형체를 성형하고, 코어부(11)의 성형체의 외측에 수지 등을 함침시킨 탄소 섬유 크로스를 감아 클래드부(12)를 성형한다. 이 때, 탄소 섬유 크로스에 포함되는 섬유 성분(12f2)의 배향 방향이 축 방향과 평행해지도록 탄소 섬유 크로스를 감을 필요가 있다. 다음, 고온 하의 비활성 가스 분위기 중에서 성형체를 가열하여 탄화(흑연화)시킨다. 그 후, 탄화한 성형체의 형상을 정돈하고, 연마 등의 마감 가공을 실시함으로써 시드 결정 유지구(7)가 완성된다. The seed crystal holder 7 according to the present embodiment can be formed by combining a filament winding method (FW method) and a sheet winding method (SW method). That is, the molded body of the core portion 11 is first molded by the filament winding method, and the carbon fiber cloth impregnated with resin or the like is wound on the outer side of the molded body of the core portion 11 to mold the clad portion 12. At this time, it is necessary to wind the carbon fiber cloth so that the orientation direction of the fiber component (12f 2 ) contained in the carbon fiber cloth becomes parallel to the axial direction. Next, the molded body is heated and carbonized (graphitized) in an inert gas atmosphere at a high temperature. Thereafter, the shape of the carbonized molded body is adjusted, and finishing such as polishing is performed to complete the seed crystal holding tool 7.

본 실시 형태에 따른 시드 결정 유지구(7)는, 시드 결정(9)과의 접촉면을 구성하는 코어부(11)의 섬유 구조뿐만 아니라 클래드부(12)의 섬유 구조까지도 등방성을 가지고 있으므로, 시드 결정 유지구(1)의 시드 결정(9)에 대한 응력 집중을 방지할 수 있고, 시드 결정(9)의 파단을 방지할 수 있다. 또한, 클래드부(12)를 구성하는 탄소 섬유 크로스가 중심축(Z)과 평행한 섬유 성분(12f2)을 가지므로, 축 방향의 인장 강도를 강화시킬 수 있고, 시드 결정 유지구의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 나아가, 본 실시 형태에 따른 시드 결정 유지구(7)는, 제5 실시 형태에 따른 시드 결정 유지구(5)보다 그 가공이 용이하여, 제조 비용의 저감과 가공 정밀도의 향상을 도모할 수 있다. The seed crystal holding tool 7 according to the present embodiment has isotropic properties not only in the fiber structure of the core portion 11 constituting the contact surface with the seed crystal 9 but also in the fiber structure of the clad portion 12, Stress concentration on the seed crystal 9 of the crystal holding tool 1 can be prevented and breakage of the seed crystal 9 can be prevented. In addition, since the carbon fiber cloth constituting the clad part 12 has the fiber component 12f 2 parallel to the central axis Z, the tensile strength in the axial direction can be enhanced, and the mechanical strength of the seed crystal holding tool can be improved Can be improved. Further, the seed crystal holding tool 7 according to the present embodiment is easier to process than the seed crystal holding tool 5 according to the fifth embodiment, so that the manufacturing cost can be reduced and the machining accuracy can be improved .

다음, 상기 시드 결정 유지구를 이용한 CZ법에 의한 실리콘 단결정의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다. Next, a method of manufacturing a silicon single crystal by the CZ method using the seed crystal holding tool will be described.

도 8은 실리콘 단결정 인상 장치의 구조의 일례를 나타내는 단면도이다. 8 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a silicon single crystal pulling device.

도 8에 도시한 바와 같이, 실리콘 단결정 인상 장치(20)는, 챔버(21)와, 챔버(21)의 내측에 배치된 단열재(22)와, 챔버(21) 내에 설치된 석영 도가니(23)와, 석영 도가니(23)를 지지하는 서셉터(24)와, 서셉터(24)를 승하강 가능하게 지지하는 회전 지지축(25)과, 서셉터(24)의 주위를 감싸도록 배치된 히터(26)와, 석영 도가니(23)의 상방에 배치된 대략 역원뿔대(逆円錐台) 형상의 열 차폐체(27)와, 석영 도가니(23)의 상방으로서 회전 지지축(25)과 동축 상에 배치된 단결정 인상용 와이어(28)(인상축)와, 챔버(21)의 상방에 배치된 와이어 권취 기구(29)를 구비하고 있다. 8, the silicon single crystal pulling-up apparatus 20 includes a chamber 21, a heat insulating material 22 disposed inside the chamber 21, a quartz crucible 23 provided in the chamber 21, A susceptor 24 that supports the quartz crucible 23, a rotation support shaft 25 that supports the susceptor 24 so as to move up and down, and a heater (not shown) A heat shield 27 of a substantially inverted truncated cone shape disposed above the quartz crucible 23 and disposed above the quartz crucible 23 coaxially with the rotation support shaft 25 And a wire winding mechanism 29 disposed above the chamber 21. The wire pulling mechanism 29 includes a single crystal pulling wire 28 (pulling axis)

와이어(28)는, 챔버(21)의 상방에 배치된 와이어 권취 기구(29)로부터 쭉 곧게 하방으로 연장되어 석영 도가니(23) 근방까지 도달해 있다. 와이어(28)의 선단부에는 시드 결정 유지구(30)가 부착되어 있으며, 시드 결정 유지구(30)는 시드 결정을 유지하고 있다. 시드 결정 유지구(30)로는 상기 제1 내지 제7 실시 형태에 따른 시드 결정 유지구(1~7) 중 어느 하나를 사용할 수 있다. The wire 28 extends straight downward from the wire winding mechanism 29 disposed above the chamber 21 and reaches the vicinity of the quartz crucible 23. A seed crystal holding tool 30 is attached to the distal end of the wire 28, and the seed crystal holding tool 30 holds the seed crystal. Any one of the seed crystal holders 1 to 7 according to the first to seventh embodiments can be used as the seed crystal holder 30. [

실리콘 단결정의 인상 공정에서는, 먼저 서셉터(24) 내에 석영 도가니(23)를 세팅하고, 석영 도가니(23) 내에 다결정 실리콘 원료를 충전하고, 시드 결정 유지구(30)에 시드 결정을 세팅한다. 다음 실리콘 원료를 히터(26)로 가열하여 실리콘 융액(31)을 생성하고, 시드 결정을 강하시켜 실리콘 융액(31)에 착액(着液)시킨다. 그 후, 시드 결정 및 석영 도가니(23)를 각각 회전시키면서 시드 결정을 천천히 상승시킴으로써 대략 원기둥(円柱) 형상의 실리콘 단결정(32)을 성장시킨다. 도 1에는 육성 도중의 실리콘 단결정(32)이 시드 결정 유지구(30)를 통해 와이어(28)에 매달린 상태가 도시되어 있다. In the step of pulling up the silicon single crystal, the quartz crucible 23 is first set in the susceptor 24, the polycrystalline silicon raw material is filled in the quartz crucible 23, and the seed crystal is set in the seed crystal holding tool 30. [ The next silicon raw material is heated by a heater 26 to produce a silicon melt 31, and the seed crystal is lowered to be molten to the silicon melt 31. Thereafter, the seed crystal is slowly raised while rotating the seed crystal and the quartz crucible 23, thereby growing a silicon single crystal 32 having a substantially cylindrical shape. FIG. 1 shows a state in which the silicon single crystal 32 is being held on the wire 28 through the seed crystal holding tool 30 during the growing.

실리콘 단결정(32)의 직경은 그 인상 속도나 히터(26)의 파워를 제어함으로써 제어된다. 실리콘 단결정(32)의 육성에서는 결정 직경이 가늘게 압축된 네크부(neck portion)를 형성한 후, 결정 직경을 서서히 넓혀 숄더부(shoulder portion)를 형성한다. 그리고 예를 들면 450mm 이상의 규정의 직경에 도달한 시점에서 인상 조건을 변경하여 직경이 일정한 바디부(straight-body portion)를 형성한다. 또한 인상 종료 시에는 직경을 가늘게 압축하여 테일부(tail portion)를 형성하고, 최종적으로 액면으로부터 떼어낸다. 이상에 의해, 실리콘 단결정 잉곳이 완성된다. The diameter of the silicon single crystal 32 is controlled by controlling the pulling rate and the power of the heater 26. In the growth of the silicon single crystal 32, a neck portion compressed to have a finer crystal diameter is formed, and then a crystal diameter is gradually widened to form a shoulder portion. Then, when the diameter reaches a prescribed diameter of 450 mm or more, for example, the pulling condition is changed to form a straight-body portion having a constant diameter. At the end of the pulling, the diameter is narrowly compressed to form a tail portion, and finally, it is detached from the liquid surface. Thus, the silicon single crystal ingot is completed.

본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경을 가하는 것이 가능하며, 그들도 본 발명의 범위에 포함되는 것임은 말할 필요도 없다. The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and they are also included in the scope of the present invention.

예를 들면, 상기 실시 형태에 있어서는 실리콘 단결정 인상용의 시드 결정 유지구로서 설명하였으나, 본 발명에 따른 시드 결정 유지구는 실리콘 단결정 인상용에 한정되지 않으며, 다양한 단결정의 인상에 사용할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서는 시드 결정 유지구의 중공부(10h)의 테이퍼면의 각도를 시드 결정(9)의 테이퍼면과 동일한 각도로 하였으나, 시드 결정(9)의 테이퍼면의 각도보다 크게 하는 것도 가능하다. 나아가, 상기 각 실시 형태는 필요한 경우 임의로 조합하는 것이 가능하다. For example, although the above embodiment is described as a seed crystal holding tool for pulling a silicon single crystal, the seed crystal holding tool according to the present invention is not limited to a silicon single crystal pulling type and can be used for pulling various single crystal grains. Although the angle of the tapered surface of the hollow portion 10h of the seed crystal holding tool is the same as the angle of the tapered surface of the seed crystal 9 in the above embodiment, It is possible. Furthermore, the above-described embodiments can be arbitrarily combined if necessary.

1~8 : 시드 결정 유지구
8f : 탄소 섬유
9 : 시드 결정
9a : 시드 결정의 상부
9b : 시드 결정의 테이퍼부
9c : 시드 결정의 하부
9d : 시드 결정의 하단부
10a : 원통 상부
10b : 원통 중간부
10c : 원통 하부
10d : 나사홈
10f : 탄소 섬유
10f1 : 탄소 섬유의 둘레 방향의 섬유 성분
10f2 : 탄소 섬유의 축 방향과 평행한 섬유 성분
10h : 중공부
11 : 코어부
11f : 탄소 섬유
12 : 클래드부
12f : 탄소 섬유
12f1 : 탄소 섬유의 둘레 방향의 섬유 성분
12f2 : 탄소 섬유의 축 방향과 평행한 섬유 성분
20 : 실리콘 단결정 인상 장치
21 : 챔버
22 : 단열재
23 : 석영 도가니
24 : 서셉터
25 : 회전 지지축
26 : 히터
27 : 열 차폐체
28 : 단결정 인상용 와이어
29 : 와이어 권취 기구
30 : 시드 결정 유지구
31 : 실리콘 융액
32 : 실리콘 단결정1 to 8: Seed crystal holders
8f: carbon fiber
9: seed crystal
9a: upper part of the seed crystal
9b: taper portion of seed crystal
9c: Lower part of the seed crystal
9d: the lower end of the seed crystal
10a: cylinder head
10b: cylinder middle portion
10c: cylinder bottom
10d: screw groove
10f: carbon fiber
10f 1 : fiber component in the circumferential direction of carbon fiber
10f 2 : fiber component parallel to the axial direction of the carbon fiber
10h: hollow part
11: core part
11f: carbon fiber
12: Clad part
12f: carbon fiber
12f 1 : Fiber component in the circumferential direction of carbon fiber
12f 2 : fiber component parallel to the axial direction of the carbon fiber
20: Silicon single crystal pulling device
21: chamber
22: Insulation
23: Quartz crucible
24: susceptor
25:
26: Heater
27: Thermal Shield
28: Single crystal pulling wire
29: wire winding mechanism
30: Seed crystal retention chamber
31: Silicon melt
32: Silicon single crystal

Claims (15)

탄소 섬유 강화 탄소 복합 재료로 이루어지며, 대략 봉 형상의 시드 결정의 외형에 합치하는 형상의 중공부를 갖는 대략 원통 형상의 단결정 인상용 시드 결정 유지구로서,
적어도 시드 결정의 외주면과 접촉하는 부분의 탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 등방성을 갖는 것을 특징으로 하는 시드 결정 유지구. 1. A seed crystal holding crucible for single crystal pulling, comprising a carbon fiber-reinforced carbon composite material and having a hollow portion in a shape conforming to the outer shape of a substantially rod-shaped seed crystal,
Wherein at least a portion of the carbon fiber at a portion in contact with the outer peripheral surface of the seed crystal is isotropic as viewed from the central axis of the hollow portion. 청구항 1에 있어서, 상기 시드 결정의 외주면과 접촉하는 부분의 상기 탄소 섬유의 방향이 둘레 방향 성분을 갖는 시드 결정 유지구. The seed crystal holding tool according to claim 1, wherein a direction of the carbon fibers in a portion contacting the outer circumferential surface of the seed crystal has a circumferential component. 청구항 2에 있어서, 상기 시드 결정의 외주면과 접촉하는 부분의 상기 탄소 섬유의 방향이 상기 중심축과 평행한 성분을 추가로 갖는 시드 결정 유지구. The seed crystal holding tool according to claim 2, further comprising a component in which a direction of the carbon fibers in a portion in contact with an outer peripheral surface of the seed crystal is parallel to the central axis. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시드 결정은, 직경이 서서히 작아지는 테이퍼부를 가지고,
상기 중공부는 상기 테이퍼부에 면접촉하는 내주면을 가지며,
상기 내주면을 구성하는 부분의 상기 탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 등방성을 갖는 시드 결정 유지구. The seed crystal according to any one of claims 1 to 3, wherein the seed crystal has a tapered portion whose diameter gradually decreases,
Wherein the hollow portion has an inner peripheral surface in surface contact with the tapered portion,
Wherein a direction of the carbon fibers in the portion constituting the inner circumferential surface is isotropic as viewed from a central axis of the hollow portion. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 시드 결정 유지구 전체의 상기 탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 등방성을 갖는 시드 결정 유지구. The seed crystal holding tool according to any one of claims 1 to 4, wherein a direction of the carbon fibers in the seed crystal holding tool has an isotropic property as viewed from the central axis of the hollow portion. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시드 결정의 외주면과 접촉하는 부분 이외의 부분의 탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 이방성을 갖는 시드 결정 유지구. The seed crystal holding tool according to any one of claims 1 to 4, wherein a direction of carbon fibers in a portion other than the portion contacting the outer circumferential surface of the seed crystal has anisotropy as viewed from the central axis of the hollow portion. 탄소 섬유 강화 탄소 복합 재료로 이루어지며, 대략 봉 형상의 시드 결정의 외형에 합치하는 형상의 중공부를 갖는 대략 원통 형상의 단결정 인상용 시드 결정 유지구로서,
탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 등방성을 갖는 코어부와,
탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 이방성을 갖는 클래드부를 가지며,
상기 코어부는 적어도 상기 시드 결정의 외주면과 접촉하는 부분에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 시드 결정 유지구. 1. A seed crystal holding crucible for single crystal pulling, comprising a carbon fiber-reinforced carbon composite material and having a hollow portion in a shape conforming to the outer shape of a substantially rod-shaped seed crystal,
A core portion in which the direction of the carbon fibers is isotropic as viewed from the central axis of the hollow portion,
Wherein a direction of the carbon fiber has a clad portion having anisotropy as viewed from a central axis of the hollow portion,
Wherein the core portion is provided at least in a portion in contact with an outer peripheral surface of the seed crystal. 청구항 7에 있어서, 상기 코어부의 탄소 섬유의 방향이 둘레 방향 성분을 갖는 시드 결정 유지구. The seed crystal holding tool according to claim 7, wherein the direction of the carbon fibers of the core portion has a circumferential component. 청구항 8에 있어서, 상기 코어부의 탄소 섬유의 방향이 상기 중심축과 평행한 성분을 갖는 시드 결정 유지구. The seed crystal holding tool according to claim 8, wherein the carbon fiber of the core portion has a component parallel to the central axis. 청구항 7 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 제1 구경을 갖는 원통 상부와,
상기 원통 상부의 하방에 위치하며, 상기 제1 구경부터 제2 구경까지 서서히 감소된 원통 중간부와,
상기 원통 중간부의 하방에 위치하며, 상기 제2 구경을 갖는 원통 하부를 가지며,
상기 코어부는 적어도 상기 원통 중간부의 내주측 영역에 마련되어 있고,
상기 클래드부는 상기 코어부의 형성 영역 이외의 영역에 마련되어 있는 시드 결정 유지구. 8. The apparatus of any of claims 7 to 9, further comprising: a cylindrical top having a first bore;
A cylindrical intermediate portion located below the cylindrical upper portion and gradually reduced from the first diameter to the second diameter;
A lower portion of the cylindrical middle portion, a lower portion of the cylindrical portion having the second diameter,
Wherein the core portion is provided at least in an inner peripheral side region of the cylindrical intermediate portion,
And the clad portion is provided in an area other than a region where the core portion is formed. 청구항 10에 있어서, 상기 코어부는 상기 원통 중간부 및 상기 원통 하부에 마련되어 있고,
상기 클래드부는 상기 원통 상부에 마련되어 있는 시드 결정 유지구. [10] The apparatus of claim 10, wherein the core portion is provided in the cylindrical middle portion and the lower portion of the cylinder,
And the clad part is provided in the upper part of the cylinder. 청구항 10에 있어서, 상기 코어부는 상기 원통 상부, 상기 원통 중간부 및 상기 원통 하부의 상기 내주측 영역에 마련되어 있고,
상기 클래드부는 상기 원통 상부, 상기 원통 중간부 및 상기 원통 하부의 외주측 영역에 마련되어 있는 시드 결정 유지구. [10] The apparatus of claim 10, wherein the core portion is provided in the cylindrical upper portion, the cylindrical intermediate portion,
Wherein the clad portion is provided in the cylindrical upper portion, the cylindrical intermediate portion, and the outer peripheral side region of the lower portion of the cylinder. 청구항 7 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어부는 상기 클래드부에 대해 탈부착 가능하게 마련되어 있는 시드 결정 유지구. The seed crystal holding tool according to any one of claims 7 to 9, wherein the core portion is removably attached to the clad portion. 탄소 섬유 강화 탄소 복합 재료로 이루어지며, 대략 봉 형상의 시드 결정의 외형에 합치하는 형상의 중공부를 갖는 대략 원통 형상의 단결정 인상용 시드 결정 유지구로서,
탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 등방성을 갖는 코어부와,
탄소 섬유의 방향이 상기 중공부의 중심축에서 보아 등방성을 갖는 클래드부를 가지며,
상기 코어부의 탄소 섬유의 방향은 둘레 방향 성분을 가지고,
상기 클래드부의 탄소 섬유의 방향은 둘레 방향 성분과 상기 중심축과 평행한 성분을 모두 가지며,
상기 코어부는 적어도 상기 시드 결정의 외주면과 접촉하는 부분에 마련되어 있고,
상기 클래드부는 상기 코어부의 형성 영역 이외의 영역에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 시드 결정 유지구. 1. A seed crystal holding crucible for single crystal pulling, comprising a carbon fiber-reinforced carbon composite material and having a hollow portion in a shape conforming to the outer shape of a substantially rod-shaped seed crystal,
A core portion in which the direction of the carbon fibers is isotropic as viewed from the central axis of the hollow portion,
Wherein a direction of the carbon fiber has a clad portion that is isotropic as viewed from the central axis of the hollow portion,
The direction of the carbon fibers of the core portion has a circumferential component,
The direction of the carbon fibers of the clad part has both a circumferential component and a component parallel to the central axis,
Wherein the core portion is provided at least in a portion in contact with an outer peripheral surface of the seed crystal,
Wherein the clad portion is provided in a region other than a region where the core portion is formed. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 시드 결정 유지구를 이용하여 직경 450mm 이상의 실리콘 단결정을 CZ법에 의해 인상하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정의 제조 방법. A method for producing a silicon single crystal, characterized in that a silicon single crystal having a diameter of 450 mm or more is pulled up by the CZ method using the seed crystal holding tool according to any one of claims 1 to 14.
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